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        圓拉扁工藝生產(chǎn)黃銅拉鏈線傷模具及難鍍色的原因及預(yù)防措施

        2021-06-13 05:22:00羅繼華羅鑫宇葉東皇黃少星
        世界有色金屬 2021年5期
        關(guān)鍵詞:沖模拉鏈傳統(tǒng)工藝

        羅繼華,羅鑫宇,葉東皇,黃少星

        (1.安徽鑫科新材料股份有限公司,安徽 蕪湖 241000;2.安徽科瑞咨詢服務(wù)有限公司,安徽 蕪湖 241000;3.安徽工程大學(xué),安徽 蕪湖 241000)

        黃銅拉鏈線是銅合金線材行業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)品,很長一段時間,一直采用傳統(tǒng)壓扁、退火、拉伸、再退火等多道次循環(huán)間斷工藝生產(chǎn)(下稱傳統(tǒng)工藝),生產(chǎn)效率相對低下。隨著行業(yè)的技術(shù)進步,一種集壓扁、連拉、在線退火集為一體的新工藝(下稱圓拉扁工藝)出現(xiàn),該工藝取消了單拉工序,減少一次氧化退火和酸洗,大幅提高了黃銅拉鏈線的生產(chǎn)效率、降低了生產(chǎn)成本,是銅加工行業(yè)的一項重大技術(shù)進步。但采用該工藝生產(chǎn)的拉鏈線產(chǎn)品發(fā)往市場后,客戶反饋該產(chǎn)品質(zhì)量問題較多,其中比較突出的問題有兩個:一是“客戶鍍黑古銅色不均”;二是“模具壽命大幅降低”,嚴(yán)重制約該技術(shù)的推廣應(yīng)用。本文根據(jù)現(xiàn)場觀察及取樣分析,詳細論述圓拉扁工藝生產(chǎn)黃銅拉鏈線難鍍黑古銅色及傷模具的原因,以及相應(yīng)的控制與預(yù)防措施。

        1 樣品分析

        1.1 宏觀觀察

        我們選取傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)產(chǎn)品、圓拉扁工藝生產(chǎn)產(chǎn)品分別在客戶處進行電鍍及沖壓產(chǎn)品,具體情況如下:

        1.1.1 鍍黑古銅色問題

        兩種工藝生產(chǎn)的拉鏈線產(chǎn)品鍍黑古銅色對比試驗,鍍色結(jié)果見圖1。從圖1可看出:傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的拉鏈線產(chǎn)品鍍色均勻,鍍層厚而黑,圓拉扁工藝生產(chǎn)的拉鏈線產(chǎn)品鍍層薄而發(fā)淺黃色,鍍色效果差,確實存在難鍍色的問題。

        圖1 兩種工藝生產(chǎn)產(chǎn)品鍍色結(jié)果

        1.1.2 傷模具問題

        客戶用圓拉扁工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品沖制金屬拉鏈時,上沖模(拉鏈排咪模具由三部分組成,分別為成型模、刀模和上沖模,其中最容易損壞的是上沖模)的損壞情況見圖2。

        圖2是完好的上沖模(圖左)與損壞的上沖模(圖右)對比。

        圖2 完好的上沖模與損壞的上沖模??趯Ρ?/p>

        采用傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品沖制金屬拉鏈時,上沖模壽命在10小時左右,而采用圓拉扁工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品沖制金屬拉鏈時,上沖模壽命僅6小時左右,甚至3~4小時。上沖模壽命的縮短,不僅會增加客戶的模具成本,影響產(chǎn)品質(zhì)量,還會因頻繁更換模具而降低生產(chǎn)效率。

        1.2 物理性能檢測

        我們分別對傳統(tǒng)工藝和圓拉扁工藝生產(chǎn)的樣品(選取5#拉鏈線)進行了物理性能的檢測,結(jié)果見表1。

        表1 兩種工藝生產(chǎn)拉鏈線樣品(5#)物理性能檢測結(jié)果

        從檢測結(jié)果看,傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)產(chǎn)品的抗拉強度、延伸率、硬度都比圓拉扁工藝生產(chǎn)產(chǎn)品性能值低。

        1.3 金相組織檢測

        200倍下拍攝的金相組織照片見圖3。金相檢測表明,傳統(tǒng)工藝產(chǎn)品內(nèi)部晶粒粗大,而圓拉扁產(chǎn)品內(nèi)部晶粒細小。

        圖3 兩種工藝生產(chǎn)產(chǎn)品內(nèi)部金相組織

        2 問題的分析

        傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的拉鏈線很少出現(xiàn)難鍍色和傷模具問題,而圓拉扁工藝生產(chǎn)的拉鏈線普通存在難鍍色和傷模具問題。其根源在于兩種工藝的留底退火方式不同,傳統(tǒng)工藝采用退火爐退火,這種退火工藝由于退火時間長,材料內(nèi)部晶粒充分長大;而圓拉扁工藝留底退火采用在線退火,退火時間極短,材料內(nèi)部晶粒沒有足夠的時間長大。理論研究表明,材料內(nèi)部晶粒細小,容易出現(xiàn)鍍色不均和傷模具問題。

        材料內(nèi)部晶粒的大小決定于最后一道退火,我們通過多項試驗表明,在不改變圓拉扁最后一道在線退火方式的前提下,無論怎樣調(diào)整圓拉扁在線退火工藝參數(shù)以及調(diào)整前道生產(chǎn)工藝,成品內(nèi)部的晶粒度很難明顯增大。由于晶粒度沒有明顯改變,單純物理性能的改變并不能從根本解決圓拉扁產(chǎn)品所存在的問題。

        3 圓拉扁留底罩式爐退火試驗

        為增大成品內(nèi)部晶粒度,我們進行了圓拉扁留底罩式爐退火試驗,試驗工藝路線如下:(大拉連退)φ2.74—>(圓拉扁不用在線退火)1.15*4.15—>壓扁機分裝—>罩式爐退火(470℃、2h/4h)—>(成品機)0.88*3.95。成品抗拉強度為477Mpa,成品內(nèi)部金相組織與傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品對比見圖4。

        圖4 本次試驗產(chǎn)品內(nèi)部晶粒度與傳統(tǒng)工藝產(chǎn)品對比

        從圖4、表2可見,本次試驗產(chǎn)品內(nèi)部晶粒度與傳統(tǒng)工藝相近,成品性能也與傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)產(chǎn)品基本保持一致。該批產(chǎn)品發(fā)往市場后傷模具和難鍍色的問題均得到解決。

        表2 圓拉扁工藝調(diào)整后生產(chǎn)拉鏈線樣品(5#)物理性能檢測結(jié)果

        4 預(yù)防措施及結(jié)論

        圓拉扁工藝生產(chǎn)黃銅拉鏈線傷模具的根源在于兩種工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品內(nèi)部晶粒大小不同。傳統(tǒng)工藝留底退火采用退火爐退火,退火時間長,再結(jié)晶晶粒粗大;而圓拉扁工藝留底退火采用在線電退方式,退火時間極短,再結(jié)晶晶粒細小。

        (1)晶粒細小,晶體的強度和硬度高,塑性和韌性也高。材料太硬會對模具沖擊大而造成損傷。

        (2)拉鏈線鍍色的難易程度,對同一材料來說,內(nèi)部晶粒越大,表面越粗糙,越容易著色,圓拉扁工藝生產(chǎn)的拉鏈線其表面以及打成拉鏈時形成的橫截面更為光滑,因而相對較難著色。

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